(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの冷却性能を損なうことなく、より簡易な構成でエンジン冷間時における潤滑油の早期昇温を図り得るエンジンの冷却装置を提供すること。【解決手段】バイパス通路４内の冷却水の圧力に応じて前記バイパス通路４を開閉するリリーフ弁５と、エンジン１００内に形成され、熱交換器用通路６の出口とウォータポンプ１とに連通し、かつ、サーモスタット３の収容部を有する冷却水の還流室と、を備え、前記熱交換器用通路６の出口と前記ウォータポンプ１との間に、前記サーモスタット３の感温部が位置している。【選択図】図１
2007291928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン内へ冷却水を圧送するウォータポンプと、
前記エンジン内を流通した冷却水をラジエータを介して前記ウォータポンプへ導くラジエータ用通路と、
前記エンジン内を流通した冷却水を前記ウォータポンプへ導くバイパス通路と、
前記エンジン内を流通した冷却水を前記エンジンに供給される潤滑油と前記冷却水との熱交換を行なう熱交換器を介して前記ウォータポンプへ導く熱交換器用通路と、
前記ラジエータ用通路を開閉するワックス型のサーモスタットと、
を備えたエンジンの冷却装置において、
前記バイパス通路内の冷却水の圧力に応じて前記バイパス通路を開閉するリリーフ弁と、
前記エンジン内に形成され、前記熱交換器用通路の出口と前記ウォータポンプとに連通し、かつ、前記サーモスタットの収容部を有する、冷却水の還流室と、を備え、
前記熱交換器用通路の出口と前記ウォータポンプとの間に、前記サーモスタットの感温部が位置していることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記バイパス通路の出口が前記還流室に連通し、かつ、前記サーモスタットのワックスの膨張・収縮により可動する、前記サーモスタットの可動軸の先端部へ向けて開口しており、
前記リリーフ弁が、前記可動軸の前記先端部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記エンジン内を流通した冷却水をヒータを介して前記ウォータポンプへ導くヒータ用通路を備え、
前記ヒータ用通路の出口は、前記還流室に連通し、かつ、前記サーモスタットの前記感温部よりも前記ウォータポンプ側に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記サーモスタットを覆うカバー部材を備え、
前記ラジエータ用通路が前記カバー部材に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項５】
前記エンジン内を流通した冷却水をヒータを介して前記ウォータポンプへ導くヒータ用通路と、
前記ヒータ用通路内の冷却水の流通を規制する規制手段と、を備え、
前記規制手段は、冷却水が、前記サーモスタットの開弁開始温度よりも低い、予め定めた温度に達するまで前記ヒータ用通路内の冷却水の流通を規制することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの冷却系統に関し、特に、潤滑油の油温調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジンではエンジンを流通した冷却水の水温が所定温度に達すると冷却水をラジエータに導く一方、所定温度に達しない場合はラジエータを介さずにバイパス通路を通してウォータポンプへ戻すことにより冷却水の水温管理がなされている。ウォータポンプへの冷却水の還流経路は一般にワックス型のサーモスタットにより切り換えられる。このサーモスタットは温度変化により膨張・収縮するワックスを内蔵し、このワックスの膨張・収縮により弁を開閉する。そして、エンジンを流通した冷却水をワックスを内蔵する感温部へ流すことにより、冷却水の水温に応じてサーモスタットの開閉を行い、感温部には一般にバイパス通路を通過した冷却水が流される。
【０００３】
一方、一般にエンジンの冷却水と潤滑油とは熱交換器（オイルクーラ又はオイルウォーマ）を介して互いに温度調整がなされており、暖機運転時等、エンジンの冷間時には冷却水は潤滑油を早期に昇温させる媒体として機能する。潤滑油は油温の上昇に伴いその粘度が低下するため、潤滑油の早期昇温は潤滑対象である摺動部品の摩擦抵抗を早期に低減し、自動車の燃費向上に貢献する。つまり、エンジンの冷間時に冷却水の早期昇温を図ることにより、潤滑油の早期昇温が図られ、自動車の燃費向上が図られることになる。
【０００４】
特許文献１にはオイルクーラへの冷却水の通路を切り換え、暖機運転時にはエンジンを流通して加温されて冷却水をオイルクーラへ供給して潤滑油の昇温を促進し、暖機完了後にはエンジンを流通する前の冷却水をオイルクーラへ供給して潤滑油の昇温を抑制する装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７１６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の装置では３方向弁を複数必要とすると共にその電子制御も必要となる。従って、エンジンの冷却系統が複雑化し、コストがかかる。
【０００７】
本発明の目的は、エンジンの冷却性能を損なうことなく、より簡易な構成でエンジン冷間時における潤滑油の早期昇温を図り得るエンジンの冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、エンジン内へ冷却水を圧送するウォータポンプと、前記エンジン内を流通した冷却水をラジエータを介して前記ウォータポンプへ導くラジエータ用通路と、前記エンジン内を流通した冷却水を前記ウォータポンプへ導くバイパス通路と、前記エンジン内を流通した冷却水を前記エンジンに供給される潤滑油と前記冷却水との熱交換を行なう熱交換器を介して前記ウォータポンプへ導く熱交換器用通路と、前記ラジエータ用通路を開閉するワックス型のサーモスタットと、を備えたエンジンの冷却装置において、前記バイパス通路内の冷却水の圧力に応じて前記バイパス通路を開閉するリリーフ弁と、前記エンジン内に形成され、前記熱交換器用通路の出口と前記ウォータポンプとに連通し、かつ、前記サーモスタットの収容部を有する、冷却水の還流室と、を備え、前記熱交換器用通路の出口と前記ウォータポンプとの間に、前記サーモスタットの感温部が位置していることを特徴とするエンジンの冷却装置が提供される。
【０００９】
本発明のエンジンの冷却装置では、前記サーモスタットの働きによりエンジンの冷間時のように冷却水の水温が低い場合には冷却水が前記ラジエータに流れず、その昇温が図られる。また、前記リリーフ弁の働きにより、エンジンの冷間時のように冷却水の圧力が低い場合には前記バイパス通路が閉鎖され、前記熱交換器に流れる冷却水の流量が増量する。これにより、潤滑油の早期昇温を図ることができる。
【００１０】
また、前記サーモスタットが閉鎖している際に冷却水の圧力が上昇した場合には前記リリール弁の働きにより前記バイパス通路が開放され、冷却水の水流抵抗が増大することが防止される。そして、前記熱交換器用通路の出口と前記ウォータポンプとの間に、前記サーモスタットの前記感温部が位置していることにより、前記熱交換器用通路を通る冷却水が前記サーモスタットの前記感温部を通過し、冷却水が所定の温度に達すると前記サーモスタットが開放して冷却水が前記ラジエータに流れ、冷却水及び潤滑油の温度上昇が抑制される。従って、エンジンの冷却性能が維持される。更に、従来の冷却装置と比較すると前記リリーフ弁及び前記熱交換器用通路の出口の配置変更という簡単な構成で上記効果が得られる。
【００１１】
従って、エンジンの冷却性能を損なうことなく、より簡易な構成でエンジン冷間時における潤滑油の早期昇温を図ることができる。
【００１２】
本発明においては、前記バイパス通路の出口が前記還流室に連通し、かつ、前記サーモスタットのワックスの膨張・収縮により可動する、前記サーモスタットの可動軸の先端部へ向けて開口しており、前記リリーフ弁が、前記可動軸の前記先端部に配設されている構成を採用することができる。この構成によれば、前記サーモスタットと前記リリーフ弁とがユニット化され、組付け性を向上することができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記エンジン内を流通した冷却水をヒータを介して前記ウォータポンプへ導くヒータ用通路を備え、前記ヒータ用通路の出口は、前記還流室に連通し、かつ、前記サーモスタットの前記感温部よりも前記ウォータポンプ側に配設されている構成を採用することができる。この構成によれば、エンジンの冷間時のように冷却水の圧力が低い場合には前記バイパス通路が閉鎖され、前記熱交換器と共に前記ヒータに流れる冷却水の流量が増量し、客室内の早期温暖化が図れる。また、前記ヒータにて熱交換されて温度が低下した冷却水が前記サーモスタットの前記感温部に流れ込むことを防止できる。
【００１４】
また、本発明においては、前記サーモスタットを覆うカバー部材を備え、前記ラジエータ用通路が前記カバー部材に接続されている構成を採用することができる。この構成によれば、前記サーモスタット周辺の通路の取り回しを簡略化することができる。
【００１５】
また、本発明においては、前記エンジン内を流通した冷却水をヒータを介して前記ウォータポンプへ導くヒータ用通路と、前記ヒータ用通路内の冷却水の流通を規制する規制手段と、を備え、前記規制手段は、冷却水が、前記サーモスタットの開弁開始温度よりも低い、予め定めた温度に達するまで前記ヒータ用通路内の冷却水の流通を規制する構成を採用することができる。この構成によれば、前記ヒータの効きが悪い、冷却水が低温時の場合には前記ヒータ用通路内の冷却水の流通を規制して、冷却水の早期昇温を図り、もって潤滑油の早期昇温を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べた通り、本発明によれば、エンジンの冷却性能を損なうことなく、より簡易な構成でエンジン冷間時における潤滑油の早期昇温を図り得るエンジンの冷却装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却装置Ａのブロック図である。冷却装置Ａはエンジン１００内へ冷却水を循環的に圧送するウォータポンプ１を備える。ウォータポンプ１はエンジン１００のクランク軸に動力伝達機構を介して接続され、クランク軸の回転により作動する。従って、エンジン１００が高温となるその高回転時にはウォータポンプ１により圧送される冷却水の流量が増大してエンジン１００の冷却性能が向上される。
【００１８】
ウォータポンプ１により圧送される冷却水はシリンダブロック内のウォータジャケット１００ａやシリンダヘッド内の冷却水路１００ｂ等、エンジン１００内を通過し、エンジン１００内の冷却対象部位を冷却する。冷却装置Ａはエンジン１００内を流通した冷却水をラジエータ１０を介してウォータポンプ１へ導くラジエータ用通路２を備える。ラジエータ１０は自動車の走行風と冷却水との熱交換を行い、冷却水を冷却するための装置である。
【００１９】
ラジエータ用通路２の出口にはラジエータ用通路２を開閉するワックス型のサーモスタット３が配設されている。サーモスタット３が開弁すると、ラジエータ用通路２内の冷却水がエンジン１００内に形成された還流室２０を介してウォータポンプ１へ流れ込むことになる。サーモスタット３が閉弁している場合にはラジエータ用通路２内の冷却水はサーモスタット３によりせき止められ、ウォータポンプ１へは流れ込まない。
【００２０】
冷却装置Ａはエンジン１００内を流通した冷却水をウォータポンプ１へ導くバイパス通路４を備える。本実施形態の場合、バイパス通路４はエンジン１００の内部に形成されるが、その一部はエンジン１００の外部の配管により形成してもよい。バイパス通路４の出口にはリリーフ弁５が配設されている。リリーフ弁５はバイパス通路４内の冷却水の圧力に応じてバイパス通路４を開閉する。より詳細にはバイパス通路４内の冷却水の圧力と還流室２０内の冷却水の圧力との差圧により開閉する。
【００２１】
リリーフ弁５が開弁するとバイパス通路４内の冷却水が還流室２０を介してウォータポンプ１へ流れ込むことになる。リリーフ弁５が閉弁している場合にはバイパス通路４内の冷却水はウォータポンプ１へは流れ込まない。リリーフ弁５はサーモスタット３の閉弁時にエンジン１００が高回転となって冷却水の水圧が高くなった場合に開弁するように設定される。従って、暖機運転時のようにエンジン１００の回転数が低く、かつ、冷却水の水温が低い場合はリリーフ弁５は閉弁状態となる。
【００２２】
冷却装置Ａはエンジン１００内を流通した冷却水をエンジン１００に供給される潤滑油と冷却水との熱交換を行なう熱交換器１１を介してウォータポンプ１へ導く熱交換器用通路６を備える。なお、本実施形態では熱交換器用通路６の途中にスロットル１２も配設されている。熱交換器１１はオイルギャラリー１００ｃ等を通過してエンジン１００に循環される潤滑油と、熱交換器用通路６を流れる冷却水との熱交換を行なう。スロットル１２はエンジン１００の吸気量を調整するためのものであり、熱交換器用通路６を流れる、温まった冷却水はその凍結防止や、アイドリング時の自動開度調整のために用いられる。
【００２３】
熱交換器用通路６は、その出口とウォータポンプ１との間に、サーモスタット３の感温部が位置するよう配設されている。本実施形態ではバイパス通路４がリリーフ弁５により閉鎖されるため、冷却水の水温にてサーモスタット３を開閉させるべく、その感温部へエンジン１００内を流通した冷却水を供給する必要がある。そこで、本実施形態では熱交換用通路６の出口とウォータポンプ１との間にサーモスタット３の感温部を位置させることにより、エンジン１００内を流通した、熱交換器用通路６の冷却水をサーモスタット３へ導くようにしている。
【００２４】
冷却装置Ａはエンジン１００内を流通した冷却水をヒータ１３を介してウォータポンプ１へ導くヒータ用通路７を備える。ヒータ１３はヒータ用通路７を流れる、温まった冷却水と空気との熱交換を行い、自動車の客室内に温風を供給してその空調を行なうものである。ヒータ用通路７には破線で示すように制御弁１４を設けることもできる。制御弁１４はヒータ用通路７内の冷却水の流通を規制する規制手段として機能する。その作用は後述する。
【００２５】
次に、冷却装置Ａの動作について図２乃至４を参照して説明する。図２は暖機運転時（エンジン１００始動時、かつ、低回転時）の冷却装置Ａの動作説明図である。暖機運転時においては、冷却水の水温が低く、サーモスタット３は閉弁状態にある。従って、ラジエータ用通路２には冷却水が流れない。また、エンジン１００が低回転時の場合、リリーフ弁５も閉弁状態にある。従って、エンジン１００内を流通した冷却水はバイパス通路４には流れない。従って、エンジン１００内を流通した冷却水は熱交換器用通路６及びヒータ用通路７を流れてウォータポンプ１へ還流する。
【００２６】
次に、図３は暖機運転完了後の冷却装置Ａの動作説明図である。冷却水の水温がサーモスタット３の開弁開始温度（８０度程度）に達すると、熱交換器用通路１１からサーモスタット３の感温部へ流れる冷却水の水温が感温部に作用してサーモスタット３が開弁状態となる。従って、エンジン１００内を流通した冷却水はラジエータ用通路２、熱交換器用通路６及びヒータ用通路７を流れてウォータポンプ１へ還流する。ラジエータ１０を冷却水が通過することにより、冷却水の水温上昇が抑制される。なお、サーモスタット３が開弁状態になると、還流室２０とバイパス通路４との間で冷却水の水圧の差が小さくなるので、エンジン１００の回転数に関わらず、リリーフ弁５は開弁しない。よって、バイパス通路４には冷却水が流れないことになる。
【００２７】
次に、図４は暖機運転時において、エンジン１００が高回転になった場合の冷却装置Ａの動作説明図である。この場合、冷却水が低温なのでサーモスタット３は閉弁状態にあり、ラジエータ用通路２には冷却水が流れない。エンジン１００が高回転の場合、ウォータポンプ１から吐出される冷却水の流量が増加するので、還流室２０とバイパス通路４との間で冷却水の水圧の差が大きくなる。これによりリリーフ弁５が開弁し、エンジン１００内を流通した冷却水はバイパス通路４、熱交換器用通路６及びヒータ用通路７を流れてウォータポンプ１へ還流することになる。
【００２８】
このように冷却装置Ａでは、サーモスタット３の働きによりエンジン１００の冷間時のように冷却水の水温が低い場合には冷却水がラジエータ１０に流れず、その昇温が図られる。また、リリーフ弁５の働きにより、エンジン１００の冷間時のように冷却水の圧力が低い場合にはバイパス通路４が閉鎖され、熱交換器１１に流れる冷却水の流量が増量する（図２）。これにより、潤滑油の早期昇温を図ることができる。
【００２９】
図８は暖機運転時における冷却水と潤滑油との温度の変化を示す図である。同図に示すように、冷却水と潤滑油とでは冷却水の温度の方が先に上昇する。冷却水がサーモスタット３の開弁開始温度に達すると、ラジエータ１０の働きにより冷却水が冷却され、その温度上昇が抑制され、潤滑油の温度の方が高くなる。両者の温度が逆転するまでの間、熱交換器１１はオイルウォーマとして機能し、逆転した後はオイルクーラとして機能する。そして、本実施形態では、サーモスタット３の開弁開始温度に達するまで、熱交換器１１に流れる冷却水の流量が増量するので（図２）、その間における潤滑油の早期昇温が図れる。
【００３０】
また、サーモスタット３が閉鎖している際に冷却水の圧力が上昇した場合にはリリーフ弁５の働きによりバイパス通路４が開放され（図４）、冷却水の水流抵抗が増大することが防止される。そして、熱交換器用通路６の出口とウォータポンプ１との間に、サーモスタット３の感温部が位置していることにより、熱交換器用通路６を通る冷却水がサーモスタット３の感温部を通過し、冷却水が所定の温度（開弁開始温度）に達するとサーモスタット３が開放して冷却水がラジエータ１０に流れ、冷却水及び潤滑油の温度上昇が抑制される。従って、エンジン１００の冷却性能が維持される。更に、従来の冷却装置と比較するとリリーフ弁５及び熱交換器用通路６の出口の配置変更という簡単な構成で上記効果が得られる。従って、エンジン１００の冷却性能を損なうことなく、より簡易な構成でエンジン１００の冷間時における潤滑油の早期昇温を図ることができる。
【００３１】
また、冷却装置Ａではヒータ用通路７を備えたことにより、エンジン１００の暖機運転時（図２）のような冷間時の場合には、熱交換器１１と共にヒータ１３に流れる冷却水の流量が増量し、客室内の早期温暖化が図れる。なお、ヒータ用通路７の出口はサーモスタット３よりもウォータポンプ１側において還流室２０に配設されている（図１）。このため、ヒータ１３にて熱交換されて温度が低下した冷却水がサーモスタット３の感温部に流れ込むことを防止できる。つまり、冷却水が開弁開始温度に達しているにも関わらず、サーモスタット３の開弁開始が遅延することを防止でき、エンジン１００の冷却性能を維持できる。
【００３２】
なお、図１乃至図４にて示すように制御弁１４を設けた場合、制御弁１４は、冷却水が、サーモスタット３の開弁開始温度よりも低い、予め定めた温度（例えば４０度程度）に達するまでヒータ用通路７内の冷却水の流通を規制（流量減少又は閉弁）するようにすることが望ましい。この構成によれば、ヒータ１３の効きが悪い、冷却水が低温時の場合にはヒータ用通路７内の冷却水の流通を規制して、冷却水の早期昇温を図り、もって潤滑油の早期昇温を図ることができる。同時にヒータ１３から加温されていない空気が客室内に送出されることを防止することにもなる。
【００３３】
次に、冷却装置Ａの具体的な適用例について説明する。図５は冷却装置Ａを適用したエンジン１００の要部を示すシリンダブロックの部分側面図、図６は図５の線Ｉ−Ｉに沿う要部断面図、図７は図５の線ＩＩ−ＩＩに沿う一部断面図（シリンダブロックの後端面図）である。本例ではシリンダブロック１１０の後端面にウォータポンプ１が取り付けられ、また、サーモスタット３がシリンダブロック１１０の側部に取り付けられている。
【００３４】
還流室２０はウォータポンプ１に連通している。還流室２０内に流入した冷却水はウォータポンプ１により吸い込まれ、シリンダブロック１１０の後端面から形成された通路１１０ａ（図７）からシリンダブロック１１０内へ圧送されることになる。還流室２０はウォータポンプ１と反対側の端部にサーモスタット３の収容部を形成している。この収容部には、サーモスタット３を覆うカバー部材１２０が取り付けられており、密閉されている。
【００３５】
図６に示すようにサーモスタット３はワックスを内蔵した感温部３ａが一体に形成された可動軸３ｂと、可動軸３ｂに固定された弁体３ｃと、可動軸３ｂの後端に挿通されたシャフト３ｄと、可動軸３ｂを閉弁方向に付勢するスプリング３ｅと、を備える。そして、感温部３ａの周囲温度の変化により感温部３ａに内蔵されたワックスが膨張、収縮する。
【００３６】
図６に示すように、感温部３ａが開弁開始温度に達するまでは弁体３ｃが閉弁状態にあり、開弁開始温度に達すると、ワックスの膨張によりシャフト３ｄが押し上げられる。シャフト３ｄはサーモスタット３のケースに固定されているため、可動軸３ｂが図６の上方に移動し、弁体３ｃが開弁状態となる。再び感温部３ａが開弁開始温度より冷やされるとワックスが収縮し、スプリング３ｅの付勢力により図６の閉弁状態に戻ることになる。
【００３７】
リリーフ弁５は弁体５ａとスプリング５ｂとからなり、サーモスタット３の可動軸３ｂの先端部に配設されている。この構成によれば、サーモスタット３とリリーフ弁５とがユニット化され、組付け性を向上することができる。バイパス通路４の出口４ａは可動軸３ｂの先端部へ向けて開口しており、還流室２０に連通しているが、弁体５ａにより閉鎖されている。スプリング５ｂは弁体５ａを出口４ａが閉鎖される方向に常時付勢している。バイパス通路４の出口４ａは可動軸３ｂの軸線と略同軸線上に形成されており、カバー部材１２０に対峙する位置にある。
【００３８】
熱交換器用通路６は、その出口６ａが還流室２０に連通しており、サーモスタット３から見てウォータポンプ１と反対側の位置に形成されている。従って、出口６ａとウォータポンプ１との間にサーモスタット３の感温部３ａが位置することになり、出口６ａから流れ出る冷却水は感温部３ａを通過することになる。
【００３９】
また、ヒータ用通路７も還流室２０に連通し、その出口７ａはサーモスタット３の感温部３ａよりもウォータポンプ側１に配設されている。この構成によればヒータ１３にて熱交換されて温度が低下した冷却水がサーモスタット３の感温部３ａに流れ込むことを防止できる。ラジエータ用通路２は外部配管（ラジエータホース）の形式でカバー部材１２０に接続され、サーモスタット３を介して還流室２０に連通している。この構成によれば、ラジエータ用通路２の一部をシリンダブロック１１０の壁体に形成しないという点で、サーモスタット３周辺の通路の取り回しを簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却装置Ａのブロック図である。
【図２】冷却装置Ａの動作説明図である。
【図３】冷却装置Ａの動作説明図である。
【図４】冷却装置Ａの動作説明図である。
【図５】冷却装置Ａを適用したエンジン１００の要部を示すシリンダブロックの部分側面図である。
【図６】図５の線Ｉ−Ｉに沿う要部断面図である。
【図７】図５の線ＩＩ−ＩＩに沿う一部断面図（シリンダブロックの後端面図）である。
【図８】暖機運転時における冷却水と潤滑油との温度の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ  冷却装置
１  ウォータポンプ
２  ラジエータ用通路
３  サーモスタット
４  バイパス通路
５  リリーフ弁
６  熱交換器用通路
７  ヒータ用通路
１０  ラジエータ
１１  熱交換器
１３  ヒータ
【図１】
2007291928.tif 000003
【図２】
2007291928.tif 000004
【図３】
2007291928.tif 000005
【図４】
2007291928.tif 000006
【図５】
2007291928.tif 000007
【図６】
2007291928.tif 000008
【図７】
2007291928.tif 000009
【図８】
2007291928.tif 000010